KR20190083596A - 퇴비제작용 폐수고형제 제조방법 - Google Patents

Abstract

본 발명은 인체와 환경에 무해한 고분자물질과 퇴비공정에 수분조절제로 사용되어 지는 코코피트, 톱밥, 등을 혼합하여 제조하는 퇴비제작용 폐수고형제 제조방법에 관한 것으로서, 더욱 상세하게는 상기 폐수고형제는 고흡수성 수지와 수분조절재를 혼합하여 제조하거나 또는 고흡수성수지, 광물분말, 수분조절재의 혼합하여 제조하는 것이 특징인 퇴비제작용 폐수고형제 제조방법에 관한 것이다.
상술한 바와 같이 본 발명 퇴비제작용 폐수고형제 제조방법은 발효과정에 의해 생성된 고형제가 아니기에 악취가 나지 않으며, 제조공정이 단순하여 제조가 매우 용이하고, 또한 친환경적인 고형제이기에 상기 고형제에 의해 고형화된 슬러지도 매우 친환경적이며, 이로 인해 슬러지의 처리도 매우 용이하다는 등의 현저한 효과가 있다.

Description

퇴비제작용 폐수고형제 제조방법{Method to make wastewater solidifying agent for compost manufacture}

본 발명은 각종 폐수의 고형화를 위한 폐수고형제 제조방법에 관한 것으로서, 더욱 상세하게는 인체와 환경에 무해한 고분자물질과 퇴비공정에 수분조절제로 사용되어 지는 코코피트, 톱밥, 등을 혼합하여 제조하는 퇴비제작용 폐수고형제 제조방법에 관한 것이다.

축산분뇨, 인분, 음식물쓰레기, 농축수산물 가공과정에서 배출되는 유기성폐기물 등은 유기물이 부패되는 과정에서 다량의 폐수가 발생되는데 현재 처리방법으로는 1차적으로 데칸트를 거치고 1차공정에서 미비한 부분은 추가로 가압부상공정이나 응집제, 침전제, 미생물 등을 이용하여 응집, 침전시켜 완전하게 고체와 액체로 분리하여 분리된 고체는 퇴비화로 액체는 각종 폐수정화 시스템(혐·호기성 과정을 거쳐 몇 단계의 폭기조를 거치는 등)으로 정화하여 액비로 활용하거나 방류하는 방식으로 운영되고 있다.

이러한 공정의 문제점은 공정자체도 복잡하여 시설비용도 비싸지지만 부패로 인한 악취발생 요인이 많아 과다한 악취발생으로 지속적인 민원이 끊임없이 발생되어 혐오시설로 인식되고 있다.

또한, 완전하게 정화되지 않은 폐수를 방류함으로써 강이나 각종 하천으로 흘러들어 녹조와 적조 등을 발생시켜 생태계 파괴와 국민들이 음용하는 식수 등의 정수비용을 증가시키는 것은 물론 각종 조류 등에서 뿜어져 나오는 독소들로 인하여 국민건강에도 심각한 영향을 미치고 있다.

이러한 문제점을 해결하기 위하여 폐수를 고액분리 공정없이 고체와 액체를 동시에 고형화시키는 방법에 제기되었으며, 폐수를 고형화시키는 종래기술로는 등록특허공보 제0737891호에 폐산의 고형화 방법에 있어서, 산화마그네슘과 황산제일철과 비산재를 1차적으로 혼합하는 1차 혼합단계와; 상기 1차 혼합단계의 혼합물과 폐산을 혼합하는 2차 혼합단계와; 상기 2차 혼합단계를 거친 혼합물을 고형화시키는 건조단계와; 상기 건조단계를 거친 고형물을 미분쇄하는 분쇄단계와; 상기 분쇄단계를 거쳐 미분쇄된 분말에 산화마그네슘(또는 생석회)을 혼합하는 3차 혼합단계를 구비한 것을 특징으로 하는 폐산의 고형화 방법이 등록공개되어 있다

또 다른 종래기술로는 등록특허공보 제0714846호에 폐산을 이용한 유, 무기성 슬러지의 고화처리방법에 있어서; 유, 무기성 슬러지와 생석회와 황산제일철(1수, 7수)을 1차적으로 혼합하는 1차 혼합단계와; 상기 1차 단계의 혼합물과 폐산을 혼합하는 2차 혼합단계와; 상기 2차 혼합 단계를 거친 혼합물을 고화시키는 건조단계;를 포함하는 것을 특징으로 하는 폐산을 이용한 유, 무기성 슬러지의 고화처리방법이 등록공개되어 있다.

그러나 종래의 폐수를 고형화시키는 방법에 사용되는 고형제는 제조공정이 복잡하고, 고형제 자체도 슬러지도 친환경적이지 못하기 때문에 고형화된 슬러지도 친환경적이지 못하다는 등의 단점이 있었다.

본 발명은 상술한 문제점을 해결하기 위하여 안출된 것으로, 제조공정이 단순하여 제조가 용이하고, 친환경적인 고형제이기에 고형제에 의해 매우 친환경적인 슬러지를 생성할 수 있는 퇴비제작용 폐수고형제 제조방법을 제공하고자 하는 것이다.

본 발명 퇴비제작용 폐수고형제는 고흡수성 수지와 수분조절재의 혼합하여 제조하거나 또는 고흡수성수지, 광물분말, 수분조절재를 혼합하여 제조하는 것이 특징이다.

상술한 바와 같이 본 발명 퇴비제작용 폐수고형제 제조방법은 발효과정에 의해 생성된 고형제가 아니기에 악취가 나지 않으며, 제조공정이 단순하여 제조가 매우 용이하고, 또한 친환경적인 고형제이기에 상기 고형제에 의해 고형화된 슬러지도 매우 친환경적이며, 이로 인해 슬러지의 처리도 매우 용이하다는 등의 현저한 효과가 있다.

도 1은 본 발명 폐수고형제를 이용한 폐수 및 유기성 폐기물 퇴비화공정도.
도 2는 본 발명 폐수고형제를 이용한 폐수 및 유기성 폐기물 퇴비화공정의 측면개요도.
도 3은 본 발명 폐수고형제를 이용한 폐수 및 유기성 폐기물 퇴비화공정의 평면개요도.
도 4는 본 발명 폐수고형제를 이용한 폐수 및 유기성 폐기물 퇴비화공정의 배합기의 내부 단면 개요도.
도 5는 본 발명 폐수고형제를 이용한 폐수 및 유기성 폐기물 퇴비화공정의 배합기의 내부에 설치된 기기의 동작상태 개요도.

본 발명 퇴비제작용 폐수고형제는 고흡수성 수지와 수분조절재의 혼합하여 제조하거나 또는 고흡수성수지, 광물분말, 수분조절재의 혼합하여 제조하는 것이 특징이다.

상기 수분조절재는 코코피트, 톱밥, 중 하나 또는 하나 이상을 택일하여 혼합하는 것이 특징이다.

또한, 상기 고흡수성 수지는 소디움폴리아크릴레이트, 전분-아크릴산염 그라프트 공중합체의 가교물, 전분-아크릴로니트릴 그라프트 공중합체의 감화물의 가교물, 카르복시 메틸셀룰로오스 가교물, 무수말레산그래프트폴리비닐알콜 가교물, 아크릴산염-메타크릴산염 공중합체의 가교물, 비닐알콜-아크릴산염 공중합체의 가교물, 아크릴산메틸-이세트산 비닐 공중합체의 감화물의 가교물, 이소부틸렌-무수말레산염 공중합체의 가교물, 이소부틸렌 말레인산 공중합체, 폴리아크릴로니트릴 중합체, 폴리에틸렌 옥사이드 가교제, 코폴리아크릴레이트 염, 폴리아마이드와 비닐피롤리돈 공중합체 중 하나 또는 둘 이상을 혼합하는 것이 특징이다.

상기 광물은 맥반석, 제오라이트, 일라이트, 견운모, 흑운모, 화강암 중 하나 또는 하나 이상을 택일하여 혼합하여 사용하는 것이 특징이다.

본 발명 폐수고형제 제조방법을 첨부한 도면에 의해 상세히 설명하면 다음과 같다.

본 발명 폐수고형제는 상술한 바와 같이 고흡수성 수지와 수분조절재의 혼합으로 이루어지거나 고흡수성 수지와, 광물분말 그리고 수분조절재의 혼합으로 이루어진다.

고흡수성 수지와 광물분말은 1:3∼4의 중량비로 혼합하여 사용하도록 한다.

한편, 상기 고흡수성 수지는 소디움폴리아크릴레이트, 전분-아크릴산염 그라프트 공중합체의 가교물, 전분-아크릴로니트릴 그라프트 공중합체의 감화물의 가교물, 카르복시 메틸셀룰로오스 가교물, 무수말레산그래프트폴리비닐알콜 가교물, 아크릴산염-메타크릴산염 공중합체의 가교물, 비닐알콜-아크릴산염 공중합체의 가교물, 아크릴산메틸-이세트산 비닐 공중합체의 감화물의 가교물, 이소부틸렌-무수말레산염 공중합체의 가교물, 이소부틸렌 말레인산 공중합체, 폴리아크릴로니트릴 중합체, 폴리에틸렌 옥사이드 가교제, 코폴리아크릴레이트 염, 폴리아마이드와 비닐피롤리돈 공중합체 중 하나 또는 둘 이상을 혼합으로 이루어져 있다.

이때, 각각의 고흡수성 수지를 혼합할 때에는 1:1의 중량비로 혼합하도록 한다.

상기 수분조절재는 코코피트, 톱밥을 하나 또는 하나 이상을 혼합하는 것이다.

한편, 고흡수성 수지와 수분조절재의 혼합비는 고흡수성 수지 1중량부에 대하여 수분조절재가 25~70중량부로 혼합되도록 한다.

바람직하게는, 고흡수성 수지 1중량부에 대하여 수분조절재가 40 ~ 50중량부를 사용하며, 최적의 혼합비는 고흡수성 수지 1중량부에 대하여 수분조절재가 45중량부이다.

상기 코코피트는 코코넛 과실에서 섬유, 유지, 과즙 원료를 채취하고 난 과피의 부산물로서, 수분을 20% 이하로 하여 압축하고 가공한 후, 훈연 소독한 것을 이용한다.

광물은 자연에서 채취한 것을 분말로 분쇄하여 사용하는 것으로 광물은 10∼300메쉬의 크기의 분말로 분쇄하도록 한다.

광물은 입자가 작을수록 좋으나 효율 및 경제성을 고려하여 300메쉬 보다 입자가 크게 분쇄되는 것이 바람직하고, 분쇄된 입자가 10메쉬 보다 입자가 크면 배합기 등의 기계수명에 악영향을 미친다. 즉 기계수명을 단축시킬 수 있게 된다.

상기 광물은 맥박석, 제오라이트, 일라이트, 견운모, 흑운모, 화강암 중 하나 또는 하나 이상을 택일하여 혼합하여 사용하도록 한다.

이렇게 제조된 폐수고형제를 이용하여 폐수 및 유기성 폐기물을 퇴비화하도록 한다.

도 1은 본 발명 폐수고형제를 이용한 폐수 및 유기성 폐기물 퇴비화공정도, 도 2는 본 발명 폐수고형제를 이용한 폐수 및 유기성 폐기물 퇴비화공정의 측면개요도, 도 3은 본 발명 폐수고형제를 이용한 폐수 및 유기성 폐기물 퇴비화공정의 평면개요도이다.

도 1 내지 도 3에 도시된 바와 같이 폐수고형제와 폐수 및 유기성 폐기물을 혼합하는 1단계; 혼합된 폐수고형제와 폐수 및 유기성 폐기물의 혼합물을 발효하는 2단계; 발효된 혼합물을 공기 중에 적치하는 3단계;공정을 포함하는 것이 특징이다.

특히, 상기 폐수고형제는 고흡수성 수지와 수분조절재의 혼합으로 이루어지거나 또는 고흡수성수지, 광물분말, 수분조절재의 혼합으로 이루어지는 것이다.

그리고 상기 1단계 공정에서 유기성 폐기물이 혼합된 폐수 1000중량부에 대하여 폐수고형제는 154∼165중량부가 혼합된다.

더욱 상세하게는 유기성 폐기물이 혼합된 폐수 1000중량부를 고형화시키기 위해서 폐수고형제가 고흡수성 수지와 수분조절재의 혼합으로 이루어질 때에는 고흡수성 수지 4중량부와 코코피트, 톱밥으로 이루어진 수분조절재 150중량부가 필요하며, 고흡수성 수지에 광물분말이 혼합될 때에는 고흡수성 수지와 광물분말의 혼합물 15중량부와 코코피트, 톱밥으로 이루어진 수분조절재 150중량부가 필요하게 된다.

폐수와 유기성 폐기물은 2:8 내지 5:5의 비율로 혼합되는 것이 바람직하다.

이때, 투입 순서는 기계의 수명, 작업의 효율성 등을 종합적으로 감안하여 폐수를 맨 마지막에 투입하여 혼합하는 것이 가장 유리하다.

2단계로 공정으로는 적정하게 배합(혼합)된 혼합물을 교반장에 투입하여 교반기로 혼합하면서 자연발효 공정을 시행하는데 이때 발효온도는 60 ~ 80℃ 사이를 유지하여야 한다.

성가 60 ~ 80℃는 유기성 폐기물의 자연발효온도이다.

한편, 유기성 폐기물은 음식물 쓰레기, 축분슬러지 등으로 이루어진 것이다.

한편, 2단계 공정에서 교반장 상부에 별도의 자동타이머화 된 스프링클러시스템을 시설하여 현장상황과 혼합물의 종류에 따라 적정한 간격 및 희석비율로 발효촉진 및 소취제를 살포함으로써 교반 중에 발생되는 악취를 완벽하게 제거하면서 발효도 촉진되어 양질의 퇴비가 생산되도록 한다.

3단계 공정으로는 교반장에서 숙성이 된 퇴비를 저장창고에 적치하는데 이후 공기 중의 산소와의 접촉을 위해 7 ~ 10일 간격으로 수회에 걸쳐 뒤집기를 해줌으로써 수분조절재에 함유된 리그닌성분이 적정하게 분해되어 토양을 개량할 수 있는 토양개량제로 완성한다.

이때 퇴비의 최종 온도는 상온인 25 ~ 45℃ 사이가 된다.

교반장에서의 공정을 기계화해서 인위적인 뒤집기를 지양하고자 하면 배합기 말단 퇴비의 최종 배출구에 홈을 시설하고 스크류 장치로 상부로 이송, 콘베어에 낙하하도록 하고 이런 원리로 여러 대의 컨베이어를 순환식으로 시설하면 제 5단계의 공정을 대신할 수 있다.

도 4는 본 발명 폐수고형제를 이용한 폐수 및 유기성 폐기물 퇴비화공정의 배합기의 내부 단면 개요도, 도 5는 본 발명 폐수고형제를 이용한 폐수 및 유기성 폐기물 퇴비화공정의 배합기의 내부에 설치된 기기의 동작상태 개요도이다.

복수 개의 컨베이어(300)를 상부에서 보아 무한궤도처럼 순환하도록 설치하면서, 상기 컨베이어(300)와 컨베이어(300) 사이에는 호퍼(200)가 설치하되, 상기 컨베이어(300)와 컨베이어(300) 사이 중 어느 한 곳에는 호퍼(200) 대신 폐수고형제와 폐수 및 유기성 폐기물을 배합하는 배합기(100)를 설치하도록 한다.

상기 호퍼(200)는 상·하부가 관통되어 상부에는 혼합물이 투입되는 입구가 하부는 혼합물이 자연 낙하하여 배출되는 출구가 형성되어 있는 케이싱 형상이다.

이에, 상기 호퍼(200)의 상부로 혼합물이 투입되기 위해서 컨베이어(300)의 일단은 호퍼(200)의 하부 측에 위치하고, 타단은 다음 호퍼(200)의 상부 측에 위치하도록 전방으로 갈수록 상향하도록 설치하도록 한다.

이처럼 복수 개의 컨베이어(300) 사이에 호퍼(200)를 설치하게 되면 상기 호퍼(200)의 상부 측으로 투입되는 혼합물은 자연 낙하하는 과정을 반복하게 됨으로써 혼합물을 자연스럽게 뒤집는 역할을 수행하게 되는 것이다.

상기 배합기(100)도 상·하부가 관통되어 상부에는 혼합물이 투입되는 입구(100-1)가 형성되고, 하부에는 배합기(100)의 상부로 투입된 혼합물 중 컨베이어(300)로 배출하여 컨베이어(300)를 따라 순환이동하여 다음 호퍼(200)로 투입되도록 배합기(100)의 측면에 형성되는 제1출구(100-2)와, 배합기(100)의 상부로 투입된 혼합물이 곧바로 외부로 배출되도록 하는 제2출구(100-2)가 형성되어 있다.

그리고 상기 배합기(100)의 내부에는 거품이 형성되는 것을 억제하는 관용의 소포기(400)를 설치하되, 상기 소포기(400)의 상부에는 배합기(100)의 입구(100-1)를 통해 투입된 혼합물을 1차 분쇄하는 1차 분쇄롤러부(110)를 설치하고, 상기 소포기(400)의 하부에는 소포기(400)로부터 하부로 배출되는 혼합물을 2차 분쇄하는 2차 분쇄롤러부(110)를 설치하게 된다.

이때, 상기 1차 분쇄롤러부(110)는 수평방향으로 배치되어 있는 한 쌍의 롤러 간의 간격은 고정되어 있어 상기 한 쌍의 롤러 사이로 분쇄할 혼합물이 투입되도록 하는 것이고, 상기 2차 분쇄롤러부(110)는 수평방향으로 배치되어 있는 한 쌍의 롤러를 하나의 세트로 하여 상기 하나의 세트가 수직방향으로 복수 개가 배열되어 있되, 상기 2차 분쇄롤러부(110)에 배열되어 있는 한 쌍의 롤러 간의 간격은 필요에 따라 조절할 수 있다.

이러한 상기 1차 분쇄롤러부(110)를 고정하는 수단과 상기 2차 분쇄롤러부(120)를 고정하여 한 쌍의 롤러 간의 간격을 조절하는 수단은 널리 공지된 관용의 수단이기에 상세한 설명은 생략하도록 한다.

그리고 상기 배합기(100)의 하부 측 내측면에는 1차 분쇄롤러부(110)와 2차 분쇄롤러부(120)에 의해 분쇄되고 혼합된 혼합물 중 일정 크기 이하로 분쇄된 혼합물만이 하부로 배출되도록 걸러 주는 걸름판(130)이 장착되어 있되, 상기 걸름판(130)의 일측 면은 배합기(100)의 내부 측면에 힌지축(140)에 의해 힌지결합되어 있다.

바람직하게는 상기 힌지축(140)과 걸름판(130)은 토션스프링(도면 미도시)으로 결합되어 있도록 하여 일정 하중 이하는 걸름판(130)이 견딜 수 있도록 한다.

한편, 상기 걸름판(130)은 사각 판재 형상으로 일정 크기 이하의 혼합물이 통과하도록 복수 개의 관통공이 형성되어 있는 것으로, 상기 걸름판(130)의 힌지축(140)은 배합기(100)의 제1출구(100-2)에 대향하는 내측면에 설치되는 것이 바람직하다.

이에, 상기 1차 분쇄롤러부(110)와 2차 분쇄롤러부(120)를 통과한 혼합물 중 걸름판(130)을 통과한 혼합물은 배합기(100)의 하면에 형성되어 있는 제2출구(100-3)를 통해 외부로 배출되고, 걸름판(130)을 통과하지 못한 혼합물은 걸름판(130)의 상면에 쌓이게 된다.

이때, 상기 걸름판(130)의 상면에 일정량 이상 쌓이게 되면, 혼합물의 무게에 의해 걸름판(130)은 힌지축(140)을 중심축으로 하여 하부로 회동하게 되면서 걸름판(130)의 상면에 쌓인 혼합물은 배합기(100)의 측면에 형성된 제1출구(100-2)로 미끄러지면서 제1출구(100-2) 측에 일단이 걸쳐 있는 컨베이어(300)의 상면으로 이동하게 된다.

이렇게 컨베이어(300) 상면으로 이동한 혼합물은 컨베이어(300)의 운송에 의해 배합기(100)의 다음 차에 설치되어 있는 호퍼(200)로 투입되게 되며, 걸름판(130)의 상면에 쌓인 혼합물의 하중이 작아지게 되면 다시 걸름판(130)은 원상태로 복귀하게 된다.

상기 제1출구(100-2)에 일단이 걸쳐 있는 컨베이어(300)에는 컨베이어(300)로 혼합물이 안정적으로 이동하게 안내 및 하부로 회동하는 걸름판(130)을 지지하는 가이드판(150)이 설치되어 있다.

한편, 힌지축(140)의 상부에는 실린더(170)가 장착되어 있는 공간부가 형성되어 있는 하우징(160)이 배합기(100)의 측면에 장착된다.

그리고 상기 하우징(160)의 내부에 실린더(170)를 걸름판(130)이 하부로 회동하였을 때의 기울기에 나란한 방향으로 로드가 직선운동하도록 장착되되, 직선운동하는 로드의 끝단부에는 걸름판(130)의 상면에 쌓인 혼합물을 제1출구(100-2)로 강제이송하도록 밀어주는 밀판(180)이 장착되어 있다.

상기 밀판(180)은 걸름판(130)에 접촉되는 부분에 합성수지를 제작하거나 브러쉬로 제작하여 걸름판(130)에 직접 접촉되더라도 걸름판(130)이 파손되지 않도록 한다.

상기 하우징(160)의 가장자리에 플랜지를 형성하여 배합기(100)에 탈부착이 용이하도록 한다.

바람직하게는 상기 가이드판(150)에는 접촉센서를 장착하여 걸름판(130)이 하부로 회동하여 가이드판(150)에 장착된 접촉센서를 접촉하게 되면 실린더(170)가 구동하도록 한다.

상기 접촉센서의 감지와 이로 인해 실린더(170)가 구동하는 제어관계는 널리 공지된 관용의 수단이기에 상세한 설명은 생략하도록 한다.

상기 배합기의 내부 측 상부에는 송풍기와 살포기를 설치하여 혼합효과를 배가시키도록 할 수 있다.

한편, 상기 배합기의 내부에는 투입된 원재료(폐수고형제와 폐수 및 유기성 폐기물)를 혼합하기 위해 관용의 스크류장치가 설치되어 있다.

악취저감 및 발효촉진을 위하여 교반장 상부의 살포기(스프링클러)를 통해 살포되어 지는 물질은 킬레이팅 된 유기산을 활용하는 것이 좋으며 1개 혹은 2개 이상의 카르복실기(基)를 지닌 유기산이 사용될 수 있다.

즉, 초산, 아스코르빅산, 구연산, 젖산(Lactic acid) 사과산(Malic acid), 호박산(Succinic acid), 글루콘산, 부식산(humic aicd) 중에서 하나가 선택되어 사용될 수 있으며 바람직하게는 구연산과 아스콜빅산이 좋다.

상술한 바와 같이 본 발명 퇴비제작용 폐수고형제 제조방법은 발효과정에 의해 생성된 고형제가 아니기에 악취가 나지 않으며, 제조공정이 단순하여 제조가 매우 용이하고, 또한 친환경적인 고형제이기에 상기 고형제에 의해 고형화된 슬러지도 매우 친환경적이며, 이로 인해 슬러지의 처리도 매우 용이하다는 등의 현저한 효과가 있다.

100. 배합기 110. 1차 분쇄부 120. 2차 분쇄부
130. 거름망 140. 힌지축 150. 가이드판
160. 하우징 170. 실린더 180. 밀판
200. 호퍼
300. 컨베이어
400. 소포기

Claims (3)

1. 퇴비제작용 폐수고형제 제조방법에 있어서,
   상기 폐수고형제는 고흡수성 수지와 수분조절재의 혼합하여 제조하는 것이 특징인 퇴비제작용 폐수고형제 제조방법.
   
2. 제1항에 있어서,
   상기 수분조절재는 코코피트, 톱밥, 중 하나 또는 둘 모두를 택일하여 혼합하는 것이 특징인 퇴비제작용 폐수고형제 제조방법.
   
3. 제1항에 있어서,
   상기 폐수고형제에는 광물분말을 추가하는 것이 특징인 퇴비제작용 폐수고형제 제조방법.
   

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